Tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ đề 6 - Đại học BKHN

Fa23 Fs21 Fs20 - Do đầu ra của hộp giảm tốc là khớp nối nên ta chọn chiều lực của khớp nối tác dụng lên trục ngược lại chiều đã chọn và tính lại phản lực tại các ổ... Xác định các thông

Phần 5: CHỌN Ổ LĂN, KHỚP NỐI.

5.1 Tính ổ lăn cho trục I.

5.1.1 Chọn ổ lăn.

Fa13 = 1092 (N) Fr10 = 4269 (N), Fr11 = 1601 (N)

+ Đường kính ngõng trục d = 35 (mm) ta dùng ổ bi đỡ chặn

Chọn ổ lăn cỡ nhẹ

5.1.2 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.

Fa13

Fs11

Fs10

- Xác định lực dọc trục Fa0

Ổ bi đỡ chặn: Fs10 = e.Fr10 = 0,37.4269 = 1580 (N)

Fs11 = e.Fr11 = 0,37.1601 = 592 (N) Lực dọc trục tác dụng lên ổ:

+ V = 1: vòng trong quay.

Tra b11.4 tr215: X1 = 0,45 Y1 = 1,46

X2 = 0,45 Y2 = 1,46

Tải trọng động quy ước:

Q = (XVFr + YFa)kt.kđ

+ kt = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

+ kđ = 1,3: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Tra bảng 11.3

Q10 = (0,45.1.4269 + 1,46.1092).1.1,3 = 4570 (N)

Q11 = (0,45.1.1601 + 1,46.1092).1.1,3 = 2167 (N)

Vậy ta chỉ cần tính cho ổ chịu tải lớn hơn Qe = Q10 = 4570

- Tuổi thọ:

Lh = 11000 giờ

- m = 3: Bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn.

- Khả năng tải động:

Vậy khả năng tải của ổ được đảm bảo

5.1.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.

- Tải trọng tĩnh quy ước:

Qt = XoFr + YoFa = 0,5.4269 + 0,47.1092 = 2648 (N) < Fr0

+ X

o

= 0,5 Y

o

= 0,47: Hệ số tải trọng hướng tâm Tra bảng 11.6

Vậy Q

o

= 4269 (N) = 4,3 (kN) < C

o

= 18,1 (kN) Vậy khả năng tĩnh của ổ được đảm bảo

5.2 Tính ổ lăn cho trục II.

5.2.1 Chọn ổ lăn.

Fa23 = 1092 (N) Fr20 = 3143 (N), Fr21 = 2062 (N)

+ Đường kính ngõng trục d = 50 (mm) do đó ta dùng ổ bi đỡ chặn

Tra bảng P 2.11

Chọn ổ lăn cỡ nhẹ hẹp

5.2.2 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.

Fa23

Fs21

Fs20

- Do đầu ra của hộp giảm tốc là khớp nối nên ta chọn chiều lực của khớp nối tác dụng lên trục ngược lại chiều đã chọn và tính lại phản lực tại các ổ

- Trong mặt phẳng yoz:

- Trong mặt phẳng xoz:

+ Phương trình mômen :

+ Phương trình lực :

 Flx20 = Fx22 + Fx23 – Flx21 = 1200 + 5085 – 4343 = 1942 (N)

Khi đó phản lực tổng của 2 ổ là:

Fl’t20 = 4750 (N), Fl’t21 = 1942 (N)

- Xác định lực dọc trục Fa0

Ổ bi đỡ chặn: Fs20 = e.Fr20 = 0,37.4750 = 1758 (N)

Fs21 = e.Fr21 = 0,37.2062 = 763 (N) Lực dọc trục tác dụng lên ổ:

+ V = 1: vòng trong quay

Tra b21.4 tr215: X1 = 0,45 Y1 = 1,46

X2 = 0,45 Y2 = 1,46

Tải trọng động quy ước:

Q = (XVFr + YFa)kt.kđ

+ kt = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

+ kđ = 1,3: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Tra bảng 21.3

Q20 = (0,45.1.4750 + 1,46.1092).1.1,3 = 4851 (N)

Q21 = (0,45.1.2062 + 1,46.1092).1.1,3 = 3279 (N)

Vậy ta chỉ cần tính cho ổ chịu tải lớn hơn Qe = Q20 = 4851

- Tuổi thọ:

Lh = 11000 giờ

- m = 3: Bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn.

- Khả năng tải động:

Vậy khả năng tải của ổ được đảm bảo

5.2.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.

- Tải trọng tĩnh quy ước:

Qt = XoFr + YoFa = 0,5.4750 + 0,47.1092 = 2888 (N) < Fr0

+ X

o

= 0,5 Y

o

= 0,47: Hệ số tải trọng hướng tâm Tra bảng 11.6

Vậy Q

o

= 4750 (N) = 4,8 (kN) < C

o

= 27,6 (kN) Vậy khả năng tĩnh của ổ được đảm bảo

5.4 Khớp nối đàn hồi.

5.4.1 Xác định các thông số của khớp nối

Để truyền mô men xoắn từ trục động cơ sang trục I ta dùng nối trục đàn hồi vì nó có cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, giá rẻ

Ta chọn vật liệu làm trục là thép rèn 35 vật liệu làm chốt là thép 45 thường hóa

Để truyền mômen xoắn từ trục có mô men xoắn

T = 695000 N.mm

T = 758 N.m

Ta có đường kính trụcở đầu ra hộp giảm tốc d = 45 mm

Tra bảng 16.10a, 16.10b suy ta có các kích thước cơ bản của trục vòng đàn hồi

d = 45 (mm)

Do = 160 (mm)

z = 8

Kích thước cơ bản vòng đàn hồi:

dc = 18 (mm)

l1 = 42 (mm)

l2 = 20 (mm)

l3 = 36 (mm)

5.4.2 Kiểm nghiệp khớp nối

Để nối trục thỏa mãn ta phải tính về điều kiện sức bền dập của của vòng đàn hồi và điều kiện sức bền của chốt

Điều kiện sức bền dập vòng đàn hồi

Trong đó : k =1,3: là hệ số an toàn

= 4 (Mpa): ứng suất dập cho phép của vòng

Điều kiện sức bền chốt

Trong đó : lo = l1 + l2/2 = 42 + 20/2 = 52 (mm)

[σu] = 80 (Mpa): Ứng suất cho phép của chốt

Ta thấy trục thỏa mãn điều kiện bền dập của vòng đàn hồi và điều kiện sức bền của chốt

Phần 6: TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HỘP, BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP.

6.1 Vỏ hộp.

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, chọn vật liệu phổ biến nhất hay đúc là gang xám, kí hiệu GX 15-32 Chọn bê mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục

Theo bảng 18.1

[2]

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03a + 3 = 0,03.180 + 3 = 8,4 chọn

δ = 9 (mm) > 6 (mm)

δ1 = 0,9δ = 0,9.9 = 8,1 chọn δ1 = 8 (mm) Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = δ = 9 mm

h  58 Khoảng 2o

Đường kính:

Bulông nền, d1

Bulông cạnh ổ, d2

Bulông ghép bích nắp và thân, d3

Vít ghép nắp ổ, d4

Vít ghép nắp cửa thăm, d5

d1 > 0,04a + 10 > 12 mm

d1 = 0,04.180 + 10 = 17,2 (mm) chọn d1

= 18, M18

d2 = (0,70,8)d1 = 12,614,4 (mm) chọn d2 = 14, M14

d3 = (0,80,9)d2 = 11,212,6 (mm) chọn d3 = 12, M12

d4 = (0,60,7)d2 = 7,28,4 (mm) chọn

d4 = 8, M8

d5 = (0,50,6)d2 = 67,2 (mm) chọn d5

= 6, M6

Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3

Chiều dày bích nắp hộp, S4

Bề rộng nắp và thân, K3

S3 = (1,41,8)d3 = 16,821,6 chọn S3 = 20 (mm)

S4 = (0,91)S3 = 1820 chọn S4 = 20 (mm)

K3 = K2 – (35) = 3941

Chọn K3 = 40 (mm) Kích thước gối trục:

Đường kính ngoài & tâm lỗ vít: D3,

D2 Tra bảng 18.2

Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ:

K2

Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2, E2 =

1,6d2 và C, C = D 3 /2

Khoảng cách từ tâm bulông đến

mép lỗ: k

Chiều cao h

D3 = 90

C = 45 (mm)

D = 80 D2 = 100

D3 = 125

C = 62,5 (mm)

K2 = E2 + R2 + 4 = 44 (mm)

E2 = 1,6.14 = 22,4 chọn E2 = 22 (mm)

R2 = 1,3d2 = 1,3.14 = 18,2 chọn R2 = 18 (mm)

k 1,2d2 = 1,2.14 = 16,8 chọn k =16 (mm)

h: Xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm

lỗ bulông & kích thước mặt tựa

Mặt đế hộp:

Chiều dày:

+ Khi không có phần lồi, S1

+ Khi có phần lồi: Dd, S1 và S2

Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q

S1 = (1,31,5)d1 = 20,824

Dd: xác định theo đường kính dao khoét

S1  (1,41,7)d1 = 22,427,2 Chọn S1 = 25 (mm)

S2 (11,1)d1 = 1617,6 Chọn S2 = 17 (mm)

K1 = 3d1 =3.16 = 48 (mm)

Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy

hộp

Giữa mặt bên các bánh răng với

nhau

Chọn = 10 (mm)

chọn 1 = 40 (mm) (tùy HGT & chất lượng dầu bôi trơn trong hộp)

Chọn = 10 (mm)

Số lượng bulông nền Z

Chọn lắp 6 bulông nền

6.2 Các thông số của một số chi tiết phụ khác.

6.2.1 Nắp quan sát.

Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp trên đỉnh hộp, ta làm cửa thăm, có nắp quan sát ; theo bảng 18.5, ta tra ra một số kích thước của nắp quan sát, hình vẽ trang 92[2] :

6.2.2 Nút tháo dầu.

Theo bảng 18.7, ta có hình dạng và các kích thước của nút tháo dầu trụ M22x2:

6.2.3 Nút thông hơi.

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp ta làm nút thông hơi, hình dạng và kích thước nút thông hơi tra bảng 18.6, chọn loại M27x2, các kích thước :

B= 15; C= 30; D= 15; E= 45; G= 36; H= 32; I= 6 ; K= 4 ; L= 10; M= 8; N= 22; O= 6; P= 32; Q= 18; R= 36; S= 32;

lç

6.2.4 Chốt định vị.

Tra bảng 18.4b ta có hình dạng và kích thước chốt định vị hình côn :

d = 6 (mm), c = 1 (mm), l = 20 110 (mm)

6.2.5 Que thăm dầu.

6.3 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.

– Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ giảm 10%

so với chiều rộng bánh răng lớn

– Bôi trơn các bộ truyền trong hộp :

Chọn độ nhớt của dầu ở 500C(1000C) để bôi trơn bánh răng tra bảng 18.11

Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,12 m/s, tức là thuộc

khoảng [1 – 5], ta dùng chung một loại dầu đặt chung trong HGT nên ta có thể chọn theo bảng với thép b= 470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 186(11) (hay độ nhớt Engle

là 16(2))

Tiếp tục tra bảng 18.13

[2]

răng: Dầu máy bay MK – 22, với các độ nhớt ở 500C(1000C) là 192(20) Centistoc

– Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kĩ thuật nó sẽ không bị mài mòn, bởi vì chất bôi trơn sẽ giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau Ma sát trong ổ sẽ giảm, khả năng chống mài mòn của ổ tăng lên, khả năng thoát nhiệt tốt hơn, bảo vệ bề mặt không bị han gỉ, đồng thời giảm được tiếng ồn

Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơn được chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ

So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều Dầu bôi trơn được khuyến khích

áp dụng khi số vòng quay lớn hoặc nhiệt độ làm việc cao, khi cần tỏa nhiệt nhanh hoặc khi các chi tiết khác trong máy được bôi trơn bằng dầu Số vòng quay tới hạn cho từng loại ổ bôi trơn bằng mỡ hay bằng dầu được ghi trong các catalô của ổ lăn

Vì thế ta chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ, theo bảng 15.15a chọn loại mỡ LGMT2, loại này đặc biệt thích hợp cho các loại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cả ở điều kiện làm việc cao hơn, LGMT2 có tính năng chịu nước rất tốt cũng như chống gỉ cao Với các thông

số của mỡ : Dầu làm đặc: lithium soap; Dầu cơ sở: dầu mỏ; nhiệt độ chạy liên tục: -30 đến +1200C; độ nhớt động của dầu cơ sở (tại 400C): 91 (mm2/s); độ đậm đặc: 2 (thanh: NLGI)

Về lượng mỡ tra vào ổ lăn lần đầu : G = 0,005DB (CT tr.46[2])

Trong đó G – lượng mỡ (g),

D,B – đường kính vòng ngoài và chiều rộng ổ lăn, mm

Ổ lăn trên trục vào : G = 0,005.80.17 = 6,8 (g)

Ổ lăn trên trục ra: G = 0,005.75.16 = 5,8(g)

6.4 Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép.

Kiểu lắp ghép: Ta chọn kiểu lắp ghép chung là H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện hoặc có thể gây hư hại các chi tiết được ghép; khả năng định tâm của mối ghép cao hơn khi đảm bảo chiều dài mayơ l ≥ (1,2 1,5)d (d - đường kính trục), chẳng hạn lắp bánh răng, vòng trong ổ lăn, đĩa xích lên trục, lắp cốc lót, tang quay; các chi tiết cần đề phòng quay và di trượt), một số kiểu lắp khác phải dùng kiểu lắp lỏng D8/k6 (ví dụ bạc lót với trục)

Bảng kê các kiểu lắp ghép tra theo bảng 5

[3]

5 [3]

4 [3]

4

[3]

Kiểu lắp giữa

Kiểu lắp

Dung sai

sai

Nối trục đàn hồi –

trục

+30 0 +21 +2

0 +15 +28

+30 0 +20 +39

0 0

-19

+40 0 0

-25

Bánh răng – trục

+25 0

+30 0 +18

+2

+25 +3 Nắp ổ – vỏ hộp

+30 0

+40 0 -100

-290

-145 -395 +98

+65

+146 +100

Bạc lót – Trục +15

+2

+21 +2

Tài liệu tham khảo:

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, 2 (Trịnh Chất, Lê Văn Uyển)

Chi tiết máy tập 1 (Nguyễn Văn Yến), Chi tiết máy tập 2 (Nguyễn Trọng Hiệp)

Dung sai và lắp ghép (Ninh Đức Tốn)